Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_1 (1123306), страница 54
Текст из файла (страница 54)
1б.4) Метаболизм липидов (рис. 1б.З) Источником длинноцепочечных жирных кислот служат синтез йе пото из ацетил-СоА (в свою очередь образующегося из углеводов) и пищевые липиды. В тканях жирные кислоты могут либо окисляться до ацетил-СоА (р-окисление), либо эстернфицироваться в ацилглицеролы (триацилглицерол является главным энергетическим резервом организма). Ацетил-СоА, образующийся при р-окислении, участвует в ряде важных процессов. Триецилглицеро (жир) Жириыв к Пища Углевовы Аминокислоты Кетоноеыв теле 2 Рис. 16.3. Общая схема метаболизма липидов с указанием главных конечных продуктов.
Кстоновые тела включают аце- тоацетат, 3-гидроксибутират и ацетон. запасается в ряде тканей, в особенности в скелетных мышцах и в печени. 2. Субстрат пентозофосфатюго пути является одним из промежуточных продуктов гликолиза. Этот путь служит источником восстановительных эквивалентов (2Н), используемых в процессах биосинтеза, например в биосинтезе жирных кислот; кроме того, он является источником рибозы, необходимой для синтеза нуклеотидов и нуклеиновых кислот. 3. Трюзофосфат, образующийся на одной из стадий гликолиза, является источником глицерола, используемого в синтезе ацилглнцеролов (жиров).
4. Пируват и ряд промежуточных соединений цикла лимонной кислоты — это источники углеродных скелетов, используемых в синтезе амиюкислет, а ацетнл-СоА служит основным строительным блоком в синтезе длинноцепочечных жирных кислот и холестерола — предшественника всех синтезируемых в организме стероидов. 1. Ацетил-СоА может полностью окисляться до СО, + Н,О в цикле лимонной кислоты. Жирные кислоты являются источником значительных количеств энергии (тканевым топливом) при утилизации в процессе ~3-окисления, а затем в ходе реакций цикла лимонной кислоты. 2.
Ацетил-СоА служит источником атомов углерода для холестерола. 3. В печени из него образуется ацетоацетат— исходное кетоновое тело. Кетоновые тела являются альтернативным водорастворимым тканевым топливом, которое при определенных условиях может стать важным источником энергии (например, прн голодании).
Аминокислоты необходимы для синтеза белков. Некоторые из них должны обязательно поступать с пищей (иезамеиямые аминокислоты), поскольку ткани не способны их синтезировать. Остальные аминокислоты (заменимые) также поступают с пищей, но могут образовываться и из промежуточных метаболитов путем нереамииирования, т.е. переноса аминогрупп от других аминокислот, присутствующих в избыточном количестве. После дезамиияравания избыгочньгй аминный азот удаляется в составе мочевины; остающийся после переамннирования углеродный скелет либо окисляется до СО, в цикле лимонной кислоты, либо превращается в глюкозу (глюконеогенез) или кетоновые тела. Глаза 1б Белки тканей алики нищи Иебелкоаые азотистые лроизаолные Углевод Аминокислот Кето новые тела Аминный азот 1глутамат1 Рис.
16.4. Общая схема метаболизма аминокислот с указанием главных конечных продуктов. Помимо использования в синтезе белков аминокислоты служат предшественниками ряда важных соединений — пуринов, пиримидинов, гормонов (напрнмер, адреналина н тирокснна). ЛОКАЛИЗАЦИЯ МЕТАБОЛИЧЕСКИХ ПУТЕЙ Как показано на рис. 2.3, метаболические пути можно исследовать на разных уровнях организации, которые удобно разделить на две главные группы: 1) на уровне органов и тканей — в этом случае можно следить за поступающими в ткань субстратами и уходящими из нее метаболитамн и описать ход нх превращений; 2) иа еубклеточном уровне — каждая клеточная органелла (например, мнтохондрия)„каждый компартмент (например, цитозоль) выполняют специфическую биохимическую роль в рамках общей системы внутриклеточного метаболизма.
Промежуточный метаболизм яа уровне тканей и органов Аминокислоты, образовавшиеся после переваривания белков, и глюкоза, образовавшаяся в результате переваривания углеводов, после всасывания поступают в нечеиочиую воротную вену. Следовательно, эти метаболиты вместе с другими водорастворимыми продуктами пищеварения сначала поступают в печень (рис. 1б.5). Печень выполняет важную метаболическую функцию †регулиру концентрации большинства содержащихся в крови метаболитов, в первую очередь глюкозы и аминокислот. Например, глюкоза при избыточном поступлении либо превращается в гликоген (гликогенез), либо используется для синтеза жиров (лииогеяез). В промежутках между приемами пищи печень поддерживает концентрацию глюкозы в крови на физиологическом уровне за счет запасов гликогена (гликогенолнз) или же (вместе с почками) путем превращения в глюкозу неуглеводных метаболитов, таких, как лактат, глицерол и аминокислоты (глюконеогенез).
Поддержание в крови адекватной концентрации глюкозы жизненно важно для ряда тканей, использующих в качестве топлива исключительно этот моносахарнд (мозг, эритроциты). В печени осуществляются также синтез главных белков плазмы (например, альбумина) и дезаминирование аминокислот, присутствующих в избыточном количестве; образующаяся при этом мочевина переносится током крови в почки и экскретируется. Скелетная мьнпаа использует в качестве топлива глюкозу, превращая ее в лактат н СО,. Запасаемый мышцей глнкоген используется как топливо в процессе мышечного сокращения.
В мышце осуществляется синтез мышечных белков из аминокислот плазмы. На долю мышечной ткани приходится около 50% всей массы оргайизма; таким образом, она содержит значительный запас белка, который может быть использован для пополнения аминокислот плазмы крови, особенно в те периоды, когда их недостаточно в пищевом рационе, Лнпиды (рис.
16.б) при переваривании образуют Тонким кишечник р с. 1б б. Транспорт и дальнейшая судьба главных углеводов и аминокислот н их мстаболнтов. Следует Учитывать, что содер~кание в мышце свободной глюкозы невелико, поскольку, попадая в мышцу, он» быстро фосфорилнруется. Тонкий кьпиачиик Рис. 1б.б. Транспорт и дальнейшая судьба главных липидных субстра гов и их метаболитов. СЖК вЂ” свободная жирная кислота; ЛПЛ вЂ” лнпопротеинлипаза; Мà — моноацилглнцерол; Тà — триацилглицерол; ЛПОНП вЂ” липопротенн очень низкой плотности.
!70 Глава 16 Гли коган 1! Глюкоза цитовал ь !! Пектозо- ФосФвткыа путь ГлицяролФоеФат Тркацилглкцарол Жирные кислоты трио АК Рис. $6.7, Внутриклеточная локализация н интеграция главных метаболических путей в паренхиматозной клетке печени. АК вЂ” метаболизм одной или нескольких незаменимых аминокислот; АК метаболизм одной или нескольких заменимых аминокислот. моноацилглицеролы и жирные кислоты. В клетках кишечника они ассоциируются с белками и секретируются сначала в лимфатическую систему, а затем в систему кровообращения, в которой циркулируют в виде липоиротеииа, известного под названием хило- микрон. Все гидрофобные липидрастворимые продукты пищеварения (в частности, холестерол) включаются в состав липопротеинов, что облегчает нх транспортировку от одной ткани к другой в водной среде — плазме. В отличие от глюкозы н аминокислот триацилглицеролы в составе хиломикрона не захватываются печенью, они гидролизуются во внепеченочных тканях ферментом лнпоиротенилнпазой; освобождающиеся жирные кислоты либо включаются в состав тканевых липидов, либо окнсляются и используются как топливо.
Другим важным источником длинноцепочечных жирных кислот является их синтез (лвиогенез) из углеводов, идущий главным образом в жировой ткани и в печени. Триацилглицерол жировой ткани служит главным топливным резервом организма. После его гидролиза (липолиза) жирные кислоты освобождаются и поступают в систему кровообращения. Свободные жирные кислоты далее поглощаются большинством тканей (за исключением мозга и эритроцнтов). где они либо эстерифицируются, образуя ацилглицеролы, либо окисляются до СО„выполняя роль топлива. В печени имеются еще два важных метаболнческих пути: 1.
Избыток триацилглицеролов, образующихся либо из жирных кислот, либо путем липогене- Промежуточный обмен 171 за, секретируется в систему кровообращения в виде липоиротевнов очень низкой плотности (ЛПОНП). Далее эти триацнлглицеролы разделяют судьбу хиломикронов. 2.
Частичное окисление жирных кислот ведет к образованию кетоновых тел (кетогенез). Кетоновые тела транспортируются из печени во внепеченочные ткани„где онн служат еше одним важным топливным ресурсом. Промежуточный метаболизм на субклеточном уронне Основные биохимические функции субклеточных компонентов и клеточных органелл приведены в табл. 2.4. Однако большинство клеток выполняют специализированные функции, в связи с чем важное значение приобретают определенные метаболические пути, тогда как другие практически не используются.
На рис. 1б.7 представлены основные метаболические пути и их взаимосвязь в паренхиматозных клетках печени с указанием их внутриклеточной локализации. Сразу становится очевидной центральная роль митохондрий, в которых пересекаются процессы метаболизма углеводов, липидов и аминокислот. Вми- тохондриях, в частности, локализованы ферменты цикла лимонной кислоты, дыхательной цепи и синтеза АТР, р-окисления жирных кислот и образования кетоновых тел. Здесь же находится «сборный пункт» кетокислот (после дезамннирования аминокислот), которые используются далее для синтеза заменимых аминокислот. Гликолиз, пентозофосфатный путь и синтез жирных кислот осуществляется в цитозоле. Следует отметить, что при глюконеогенезе даже такие вещества, как лактат и пируват, которые образуются в цитозоле, должны поступать внутрь митохондрии и преврашаться в оксалоацетат; из последнего образуется глюкоза. Мембраны зндоалазматичеекого ретикулума содержат ферментную систему синтеза ацилглицеролов, а рнбосомы ответственны за синтез белков.
Следует отметить, что транспорт метаболитов, различающихся по размерам, заряду и растворимости в липндах мембран, окружаюшнх органеллы, связан с работой весьма сложных механизмов. Некоторые из них обсуждались, когда речь шла о митохондриальной мембране (см. гл. 13); другие механизмы будут рассмотрены в последующих главах. Глава 17 Цикл лимонной кислоты: катаболизм ацетил-Со А Питер Мейес ВВЕДЕНИЕ го цикла. Цикл лимонной кислоты играет также главную роль в процессах глюконеогенеза, переаминирования, дезаминнрования и липогенеза.
Хотя ряд этих процессов протекает во многих тканях, печень — единственный орган, в котором идут все перечисленные процессы. Поэтому серьезные последствия вызывает повреждение большого числа клеток печени или заме)пенне их соединительной тканью, как это имеет место при остром гепатите илн циррозе соответственно. О жизненно важной роли цикла лимонной кислоты свидетельствует и тот факт, что у человека почти неизвестны (или их вообще нет) генетически обусловленные изменения ферментов, катализирующих реакции цикла„' вероятно, наличие таких нарушений несовместимо с нормальным развитием. Цикл лимонной кислоты (цикл Кребса, цикл трикарбоновых кислот) представляет собой серию реакций, протекающих в митохондриях, в ходе которых осуществляются катаболизм ацетильных групп и высвобождение водородных эквивалентов; при окислении последних поставляется свободная энергия топливных ресурсов тканей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
